جیسون رولند، معاون مواد در کربن، در حال توسعه EPU 44

3dpbm اخیراً با جیسون رولند آشنا شد، معاون ارشد مواد در کربندر رابطه با توسعه EPU 44، یک الاستومر مشتق شده از زیستی، قابل چاپ سه بعدی، با کیفیت افزایش عملکرد. جیسون رولند که یک دانشمند پلیمر بود، در مراحل اولیه به کربن پیوست – به عنوان هشتمین کارمند شرکت. کربن در حال حاضر در حدود 500 کارمند در سراسر جهان در حال شناور است.

از همان ابتدا، کربن می خواست کاری متفاوت در دنیای تولید مواد افزودنی انجام دهد. هنگامی که شرکت سوال کرد که چرا این فناوری به طور گسترده در تولید مورد استفاده قرار نمی‌گیرد، نتیجه این بود که دو مشکل اصلی باعث عدم پذیرش می‌شوند – سرعت چاپ و مواد.

سرعت چاپ به منظور مرتبط بودن به اندازه کافی برای تولید در صنایعی مانند کفش مهم بود، جایی که سرعت تولید به طور قابل توجهی بر هزینه های نهایی محصول تأثیر می گذارد.

با توجه به مواد، مشکل، به طور خاص، «در مورد انتخاب مواد نسبت به کاری که مردم با فناوری‌های قالب‌گیری انجام می‌دهند، بود. برای مثال، در مورد فوم‌ها، به‌ویژه با الاستومرها، فناوری‌های مرتبط بسیار کمی برای الاستومرها و پرینت سه بعدی وجود داشت، و کار زیادی لازم بود تا آن را به نقطه‌ای برسانید که بتوانید یک الاستومر کارآمد برای استفاده در کفش دویدن بسازید. تمام الزامات دوام و غیره را برآورده می کند. و بنابراین این همان چیزی است که ما تصمیم گرفتیم شرکت را بر اساس آن بسازیم – بیایید سعی کنیم این مشکلات را حل کنیم.

کربن پیشرفتی را در چاپ بر پایه رزین ایجاد کرده بود که امکان چاپ محصولات را با سرعت بسیار بالاتری فراهم می کرد – “به طور قابل توجهی نیروهای چسبندگی بین قسمت ساختمان و پایین کاست را با اعمال نفوذپذیری اکسیژن مواد خاص کاهش می دهد – اکسیژن می تواند پلیمریزاسیون را در آن رابط خاموش می کند و نیروی چسبندگی بسیار کمتری به شما می دهد.

کربن متوجه شد که “ما به نوعی در این جعبه مواد قابل درمان با اشعه ماوراء بنفش و مواد قابل درمان سنتی با اشعه ماوراء بنفش قرار داریم” – موادی که از صنایع پوشش و چاپ جوهر افشان سرچشمه می گیرند و برای استفاده به عنوان مواد عملکردی برای کفش های دویدن یا کاربردهای خودرو طراحی نشده اند.

و بنابراین ما این پلتفرم از مواد با پخت دوگانه را توسعه دادیم – تا پالت مواد را در فضای فرمولاسیون گسترش دهیم تا بتوانیم به خواص لازم دست پیدا کنیم. و منظور من از آن این است که اساساً ما رزین های قابل درمان با اشعه ماوراء بنفش داریم که با نور ماوراء بنفش واکنش می دهند و با نور ماوراء بنفش جامد می شوند و سپس رزین های قابل درمان حرارتی داریم. مردم با این موضوع آشنا هستند، جایی که شما به فروشگاه سخت افزار می روید و یک رزین اپوکسی دو جزئی، یا یک رزین سیلیکونی دو جزئی یا یک رزین پلی اورتان دو جزئی خریداری می کنید. ما می‌توانیم آن مواد شیمیایی را بگیریم و شیمی UV را با شیمی قابل درمان حرارتی ترکیب کنیم و سپس آنها را درست قبل از ورود به چاپگر مخلوط کنیم. سپس از چاپگر برای جامد کردن قطعه از طریق شیمی UV استفاده می کنیم. بنابراین ما یک شبکه اولیه را با چاپ UV تشکیل می دهیم و اساساً آن شیمی حرارتی را در آن قسمت به دام می اندازیم. و سپس قسمت را از چاپگر بیرون می آوریم، آن را تمیز می کنیم و سپس به کوره ای می رود که در آن شما ترکیب شیمیایی قابل درمان حرارتی را که اکنون در چاپ اولیه شما جاسازی شده است، فعال می کنید. و این همان چیزی است که واقعاً این فضای ملکی عظیم را برای ما باز می کند.»

کربن به ساخت کفش توجه داشت، زیرا تیم می‌دانست که این صنعت دارای پتانسیل عظیمی برای تولید رزین و تولید است. مفهوم اولیه الاستومر دو پخت به کربن اجازه داد تا الاستومرهای پلی اورتان واقعی بسازد که دارای خواص مورد نیاز برای کفش هستند. با توجه به اینکه بسیاری از کفش‌های جدیدتر با استفاده از فوم‌های پلی یورتان ساخته می‌شوند، کربن می‌دانست که دستیابی به خواص پلی اورتان گامی در جهت درست است.

این ماده اولیه «Gen One» همان چیزی است که کربن برای عرضه کفش‌های Future Craft 4D با آدیداس در سال 2017 استفاده کرد. اگرچه این ماده تمام الزامات مربوط به دوام، پایداری UV، پایداری هیدرولیک، رنگ، سرعت چاپ و غیره را برآورده می‌کرد. کفش ها سنگین تر از حد مطلوب بودند. کربن همچنین می‌خواست از خط اصلی آدیداس (خط محصولی که بیشتر بر سبک زندگی، تازگی و «خوبی» تمرکز دارد) و به سمت عملکرد کسب‌وکار آدیداس حرکت کند – تا محصولات را ارتقا دهد و «آن را به سطح بعدی برساند. “.

اگر قرار بود این اتفاق بیفتد، کربن به نیاز به ماده «نسل دو» پی برد – ماده ای که قرار بود به EPU 44 تبدیل شود. …. یکی از راه‌های انجام این کار این است که پایه‌های مشبک را باریک‌تر کنید، اما این کار باعث نرم‌تر شدن کفش می‌شود. و بنابراین، شما به مواد سفت تری نیاز دارید که بتواند آن کاهش اندازه پایه را جبران کند. بنابراین ما باید یک الاستومری سفت‌تر بسازیم که همچنان دارای بازده انرژی بالا و دوام بالا و تمام آن الزامات برای ساخت یک محصول با عملکرد باشد. بنابراین این یک کاری بود که ما انجام دادیم.»

دومین مورد، خاصیتی است که به عنوان “قدرت سبز” شناخته می شود – زمانی که در فرآیند دوتایی، قطعه به تازگی چاپ شده است و فقط توسط شبکه UV فعال شده است. ماده در آن حالت سبز دارای مجموعه ای از خواص مکانیکی است که برای تعیین انواع هندسه هایی که می توانید چاپ کنید مهم است. هر چه بتوانید آن ماده را در حالت سبز سفت‌تر بسازید – ساختن برخی از این هندسه‌های شبکه پیچیده‌تر آسان‌تر است.

جیمز رولند هنگام جمع‌بندی تقریباً پنج سال کار، توضیح داد که آدیداس چگونه مفهومی از کفش دویدن با جابجایی رو به جلو داشت. که اساساً شبکه‌ای بود که می‌توانست نیروی عمودی را به حرکت افقی تبدیل کند – یک پالس کوچک، دو میلی‌متری یا بیشتر، حرکت رو به جلو در هر مرحله. کربن تقریباً سه سال با آدیداس همکاری تنگاتنگی داشت تا مطمئن شود که ماده «Gen Two» همه الزامات را برآورده می‌کند. ما به ماده‌ای نیاز داشتیم که دارای استحکام سبز به اندازه کافی باشد تا بتواند این نوع هندسه‌های واقعاً جالب را ایجاد کند. اکنون که ما ماده جدیدی داریم که سبک‌تر است – از این واقعیت استفاده می‌کنیم که می‌توانید این شبکه‌های چاپ سه‌بعدی را بسازید و کارهایی را انجام دهید که نمی‌توانید با فوم انجام دهید، مانند مفهوم جابجایی رو به جلو.

آدیداس آزمایشی را انجام داد، زمانی که Boost، یک کفی فوم ساخته شده از پلی یورتان ترموپلاستیک منبسط شده (eTPU) منتشر شد – آدیداس آن را با انداختن یک توپ فولادی بر روی تشک های صاف فوم، در تلاش برای اثبات خواص فیزیکی آن مورد آزمایش قرار داد. مواد. هنگامی که به زمین افتاد، توپ بالاتر از بدون فوم پرید و ثابت کرد که این ماده بازده انرژی بالاتری را ارائه می دهد. وقتی آدیداس تست را با تشک های تخت EUP 44 تکرار کرد، توپ در واقع کمی به جلو برگشت.

مشکل دیگر پایداری بود – منطقه ای که کربن و آدیداس هر دو در یک راستا بودند. برخی از پروژه‌های قبلی آدیداس با محوریت پایداری شامل خط Parley این شرکت – جایی که این شرکت از پلاستیک بازیافتی اقیانوسی برای چرخاندن نخ پلی استر استفاده می‌کرد – و کفش‌های دویدن کاملاً قابل بازیافت «ساخته شده برای بازسازی» که کاملاً از مواد قابل بازیافت ساخته شده‌اند، می‌شود.

کربن برای ایجاد بلوک های ساختمانی لازم برای EPU 44 که به زودی ساخته می شود، به جای پلیمرهای مشتق شده از نفت، به ایجاد پلیمر مشتق شده از گیاهان، به جای پلیمرهای مشتق شده از نفت، اولویت داد. یکی از این مواد، که به نام PO3G شناخته می شود، پلیمر کوتاه تر است و ستون فقرات زنجیره بلند پلی اورتان

مونومر این ماده، Susterra، ساخته شده توسط DuPont Tate & Lyle، از قندهای ذرت گرفته شده است و می توان از آن برای ساخت پلیمر PO3G استفاده کرد. سپس کربن می تواند این مولکول PO3G را بگیرد و عملکردی را به آن اضافه کند که امکان استفاده از آن در سیستم پلی اورتان شرکت را فراهم می کند.

نکته جالب اینجا این است که شما ردپای کربن بسیار کمتری در تولید مواد خود دارید زیرا اساساً از CO2 هوا و نور خورشید برای تولید گیاهان استفاده می کنید. و سپس گیاهان بلوک‌های ساختمانی پلیمر شما را می‌سازند – در مقابل استخراج نفت و سپس استفاده از محصولات فرعی نفتی برای ساختن بلوک‌های سازنده پلیمر شما.

خوشبختانه، استفاده از این پلیمر مشتق شده زیستی برای EPU 44 در واقع منجر به ویسکوزیته بسیار پایین‌تر رزین شد – زمان چاپ را کاهش داد و تولید را مقرون به صرفه‌تر کرد.

«این یکی از آن لحظاتی بود که الزامات پایداری با انگیزه‌های اقتصادی و مشوق‌های عملکرد مطابقت داشت. و بنابراین ما تصمیم گرفتیم از این ماده مشتق شده زیستی در محصول خود استفاده کنیم و بله، واقعاً خوب عمل کرد.

به لطف توسعه EPU 44، Carbon توانسته است سرعت چاپ زیره های چاپ شده آدیداس را به میزان قابل توجهی افزایش دهد. جیسون رولند همچنین خاطرنشان کرد که “مواد “Gen One” استحکام سبز مناسبی برای چاپ این نوع جدید از شبکه‌ها نداشت. بنابراین از برخی جهات، حتی مقایسه منصفانه ای نیست.

اکنون، پس از 12 ماه توسعه با آدیداس، Carbon استفاده از EPU 44 را در دسترس سایر شرکت‌ها قرار می‌دهد، که عمدتاً صنایع مبتنی بر عملکرد (با نیاز به قطعات سبک‌تر، تنفس‌پذیرتر و سفارشی‌تر) را هدف قرار داده است. در گذشته مورد توجه قرار گرفته است. برای مثال، در سال 2019، شبکه‌های چاپ کربنی که برای جذب ضربه طراحی شده‌اند، برای پوشش کلاه‌های فوتبال ریدل – با استفاده از «مواد کاملاً متفاوتی که هنوز هم الاستومر هستند، اما یک الاستومر جذب‌کننده انرژی» هستند، به جای یک ماده برگشت‌دهنده انرژی. الاستومر و همچنین زین دوچرخه – همچنین صنعتی که Carbon در گذشته به آن توجه کرده است – زمانی که این شرکت در سال 2020 با Specialized همکاری کرد تا زین دوچرخه مشبک را به صورت دیجیتالی چاپ کند، به همان دلیلی که کلاه ایمنی فوتبال و کوله پشتی هایی که شرکت با آنها ساخته است. Osprey – ارائه سطح جدیدی از تنفس.

کربن ممکن است بر عملکرد ورزشی متمرکز باشد، اما این شرکت خود را به این حوزه محدود نکرده است. این مطمئناً یک تمرکز است، اما من فکر می کنم می تواند برای تقریباً هر چیزی که از فوم پلی یورتان استفاده می کند مفید باشد… [printed latices] به شما این امکان را می دهد که واقعاً کاهش انرژی و بالش را در یک قسمت مشخص تنظیم کنید. این شرکت در حال حاضر در حال بررسی برنامه های کاربردی دیگر، از چرخ تا بالشتک ویلچر است.

فناوری و تخصص کربن برای مشاغل کوچک و متوسط ​​- نه تنها مشاغل صنعتی مانند آدیداس – نیز در دسترس است. «احتمالاً یکی از موارد مورد علاقه من در مورد کربن و به طور کلی در مورد چاپ سه بعدی، گسترش صنایع مختلف و انواع مختلفی از شرکت‌هایی است که می‌توانید با آن‌ها درگیر شوید… برخی از مهم‌ترین مشتریان ما در این فضا، کسب‌وکارهای کوچک در سراسر جهان هستند. دنیایی که فقط برای امرار معاش قطعات تولید می‌کند… من نمی‌توانم به صنعتی فکر کنم که تحت تأثیر تولید مواد افزودنی قرار نگیرد یا فرصت‌هایی برای آن نداشته باشد.»

استراتژی کربن، با توجه به توسعه مواد، به نظر می رسد یکی از پرش مستقیم به انتهای عمیق باشد. “من فکر می کنم شرط این است که اگر کفش را حل کنید، آن ماده احتمالا به اندازه کافی خوب است که در زین دوچرخه و سایر برنامه ها استفاده شود. یا اگر برای اتصالات الکتریکی حل کنید (منظوره بسیار چالش برانگیز کاربرد مواد – با توجه به نیازهای حرارتی و ارتعاشی، و همچنین حفظ نیرو در سراسر) و یک سری کاربردهای مجاور دیگر وجود دارد که مانند «خوب، می‌توانید حل کنید» برای آن، پس برای درخواست من کار خواهد کرد.»

در حال حاضر، باید بگویم که بخش مهمی از تجارت کلی ما، خانواده مواد EPU است. اما من همچنین فکر می کنم که ما فقط سطح آنچه ممکن است را می خراشیم. من فکر می‌کنم که کارهای بیشتری برای انجام دادن وجود دارد.»